基于拓扑连通保持策略的多智能体系统防碰撞控制和跟踪控制

发布时间：2020-04-27 22:10

【摘要】：随着科学的发展,各个学科产生了交叉。多智能体作为交叉学科的衍生领域,受到了国内外学者的广泛关注,并取得了一系列的研究成果。然而,关于多智能体系统仍然有很多更具体的问题亟待解决和进一步的研究。本文在已有成果的基础上,利用势能函数方法,研究了多智能体系统在拓扑连通保持下的防碰撞控制和跟踪控制。主要研究工作如下:1.研究了不确定非线性多智能体系统在拓扑连通保持下的有限时间一致控制。基于自适应投影算法、增加幂次积分法,设计了一类有限时间自适应控制器,使得多智能体之间的状态于有限时间内达到一致。通过选取适当的势能函数可以保证多智能体之间的拓扑连通保持性。仿真实例验证了所设计控制器的可行性。2.研究了单轮车多智能体系统在拓扑连通保持下的防碰撞控制。首先,考查了一类扰动单轮车多智能体系统,通过设计了自适应扰动观测器用来实现对扰动的测量。基于本文构建的势能函数,设计了一类新的分布式动态控制器,使得多智能体系统之间实现拓扑连通保持和防碰撞。所设计的控制器可以保证初始拓扑图中一个最小生成树的连通性,从而避免了拓扑图中连接冗余。其次,基于改进的势能函数,设计了一类分布式自适控制器。通过调节设计参数,使得单轮车多智能体系统的平均距离小于给定的预设正常数。该结果被进一步推广到带有扰动的单轮车多智能体系统中。最后给出仿真例子验证了算法的改进和有效性。3.研究了一类扰动非线性多智能体系统在拓扑连通保持下的输出反馈防碰撞控制。其动态模型中的非线性特性更具一般性。为了处理此类非线性项导致的设计困难,在状态观测器中引入了新的辅助动态变量。基于自适应方法和有界势能函数,设计了新的输出反馈控制器使得多智能体系统实现拓扑连通保持和多智能体之间的防碰撞。最后利用数值算例验证了控制器的有效性。4.研究了带有领导者的Euler-Lagrange非线性多智能体系统的跟踪控制。首先,考虑了一类带有领导者的随机Euler-Lagrange非线性多智能体系统的输出反馈跟踪控制,其中系统中的速度不可测且模型中考查了输入扰动的影响。基于引入的动态状态观测器,设计了一类自适应输出反馈一致性控制协议。通过调节控制参数使得多智能体的跟踪误差依概率收敛到原点的任意小邻域内。其次,针对一类具有领导者的Euler-Lagrange非线性多智能体系统在拓扑连通保持下的有限时间跟踪控制。领导者的动态中带有不确定的外部扰动。通过利用增加幂次积分法、势能函数法以及引入有限时间扰动观测器,设计了动态控制器使得多智能体之间的状态在拓扑连通保持下实现有限时间跟踪.。仿真实例验证了所设计控制器的可行性。
【图文】：

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【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP18;TP273

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本文编号：2642707